Kỹ thuật ANT & Truyền sóng_C4 potx

CHƯƠNG 4
HỆ THỐNG BỨC XẠ
(ARRAY ANTENNAS )
- Kết hợp nhiều anten đơn lẻ thành một hệ thống bức xạ.
1. GIỚI THIỆU
- Khoõng phaỷi heọ thoỏng
anten.
- Mục đích:
+ Cải thiện đồ thò bức xạ: tăng độ đònh hướng
Anten dipole nöûa böôùc soùng:
Gheùp 4 Anten dipole nöûa böôùc soùng.
Port 1 : pha 90,
port 2 : pha 0,
port 3: pha -90,
port 4 : pha 0.
+ Điều khiển đồ thò đònh hướng bằng cách thay đổi biên độ và
pha kích thích từng anten riêng lẻ (anten thông minh)
Anten nhiều búp sóng xác đònh
theo các hướng khác nhau
Điều khiển hướng búp sóng
chính của anten hướng theo đối
tượng di động.
Array antenna
A 6dBi Vertical
Polarised
Omnidirectional
Antenna
Omnidirectional Antenna

/>Array antenna cho bứcxạđịnh hướng
VHF/UHF arrays
WLAN 2.4 GHz arrays
Array antenna cho bứcxạđịnh hướng (2)
1 x 2 W shaped patch array
for base cellular station
1 x 4 E shaped patch array
for base cellular station
Cellular base station antennas
Dạng array antenna hỗnhợp
NTSC/DTV VHF 2-Dipole Antenna
Model No. HG-2VD-66 HG-2VD-88 HG-2VD-222
Frequency Range(Option) 54~72MHz 76~88MHz 174~220MHz
Input Impedance(Ω) 50~75 50
V.S.W.R ≤ 1.1
Gain(1Panel/dB)
(Stack)
8(10.14dBi)
(See Page
)
Power Handling
Capacity(1~16Panel)
500W~50kW
Polarization Hor or Ver
Beam Width at 6dB Point 90°± 5°
Input Connector EIA ø 7/8"~ø1-5/8"
N-Type~EIA ø1-
5/8"
Wind Survival(m/sec) 60
Total Weight(Kg)

200~
600
200~310 50~100
/>Array antennas và MIMO antennas
•Mỗi anten là 1 phầntử
riêng lẻ, cách ly với nhau
càng nhiềucàngtốt.
•Tínhiệucủamỗi anten
được thu/phát riêng biệt.
Máy thu/phát có nhiềubộ
thu phát.
•Cácantentạo thành 1 hệ
thống thống nhất, có
quan hệ chặtchẽ.
•Antenchỉ có 1 ngõ vào/ra
để nối vào máy phát/thu.
MIMO antenna Array antenna
Xét 2 dipole giống nhau, chiều dài
l, đặt cách nhau một khoảng d.
Dòng điện kích thích 2 anten lệch
nhau một góc:
β
Trường tổng hợp tại M:
1
θ
2
θ
M
12t
EEE=+

Khi xét trường ở miền xa:
12
1
2
cos
2
cos
2
d
rr
d
rr
θθθ
θ
θ
≈≈
≈−
≈+
12
:r r r chobiendo
≈
≈
12
(. /2) (. /2)
0
12
12
ˆ
.coscos
4

jkr jkr
t
kI l
ee
Ej
rr
ββ
θ
ηθθ
π
−− −+
⎧⎫
=+
⎨⎬
⎩⎭
2. HỆ THỐNG BỨC XẠ GỒM 2 PHẦN TỬ
{}
.
( . cos )/ 2 ( . cos )/ 2
0
.
ˆ
cos
4.
jk r
jkd jkd
t
kI l e
Ej e e
r

θβ θβ
θη θ
π
−
++−+
⇒= +
.
0
.
1
ˆ
. .cos .2cos ( . cos )
4. 2
jk r
t
kI l e
Ej kd
r
θ
ηθ θβ
π
−
⎡
⎤
⇒= +
⎢
⎥
⎣
⎦



Hệ số sắp xếp (Array Factor): AF , hoặc ARFAC
1
2.cos ( . cos )
2
AF k d
θ
β
⎡
⎤
=+
⎢
⎥
⎣
⎦
Hệ số sắp xếp Chuẩn hoá:
1
cos ( . cos )
2
n
AF k d
θ
β
⎡
⎤
=+
⎢
⎥
⎣
⎦

Trường sinh ra từ một hệ nhiều phần tử anten:
( ) (single element).
E
total E AF=
2. HỆ THỐNG BỨC XẠ GỒM N PHẦN TỬ
Xét N phần tử anten giống nhau, đặt
trên một trục thẳng cách nhau một
khoảng d. Dòng kích thích các phần tử
có biên độ giống nhau, các phần tử liên
tiếp nhau lệch pha nhau một góc .
β
Heọ soỏ saộp xeỏp trong heọ thoỏng naứy:
(.cos ) 2.(.cos ) .( 1).(.cos )
1
jkd j kd j N kd
AF e e e





+++
=+ + + +
.( 1).( . cos )
1
N
jn kd

n
AF e

+
=
=

.( 1).
1
.cos
N
jn
n
AF e
kd




=
=
=+

2(1)
1
jj jN
AF e e e
ψψ ψ
−
=+ + + +

23 (1)
.
jjj j jN jN
A
Fe e e e e e
ψψ ψ ψ ψ ψ
−
⇒=+++++
.( 1) ( 1 )
jjN
AF e e
ψψ
⇒−=−+
.( 1) ( 1 )
jjN
AF e e
ψψ
⇒−=−+
[]
( /2) ( /2)
(1)/2
(1/ 2) (1/ 2)
(1) )
(1) )
jN jN jN
jN
jjj
eee
AF e
eee

ψψψ
ψ
ψψψ
−
−
−
⎡
⎤
−−
⇒= =
⎢
⎥
−−
⎣
⎦
[]
(1)/2
sin
2
1
sin
2
jN
N
AF e
ψ
ψ
ψ
−
⎡

⎤
⎛⎞
⎜⎟
⎢
⎥
⎝⎠
⎢
⎥
⇒=
⎛⎞
⎢
⎥
⎜⎟
⎢
⎥
⎝⎠
⎣
⎦
Khi dòch chuyển điểm gốc đến giữa dãy:
sin
2
1
sin
2
N
AF
ψ
ψ
⎡⎤
⎛⎞

⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎢⎥
⇒=
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
sin
1
2
.
1
sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡⎤
⎛⎞
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎢⎥

⇒=
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
Khi nhỏ:
ψ
sin
1
2
.
1
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡⎤
⎛⎞
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎢⎥
⇒=
⎛⎞
⎢⎥

⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
sin
1
2
.
1
sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡⎤
⎛⎞
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎢⎥
=
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦

Xác đònh các các điểm null của hệ số sắp xếp này:
0sin 0
2
n
N
AF
ψ
⎛⎞
=⇒ =
⎜⎟
⎝⎠
2
N
n
ψ
π
⎛⎞
=±
⎜⎟
⎝⎠
(cos )
2
N
kd n
θ
βπ
⎛⎞
⇒+=±
⎜⎟
⎝⎠

1
2
cos
2
1, 2,3,
n
dN
n
λ
θ
βπ
π
−
⎡⎤
⎛⎞
⇒= −±
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
=
Cực đại của hệ số sắp xếp xảy ra khi:
()
1
cos
22
kd m
ψ
θ
βπ

=+=±
sin
1
2
.
1
sin
2
n
N
AF
N
ψ
ψ
⎡⎤
⎛⎞
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎢⎥
=
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎢⎥
⎝⎠
⎣⎦
()
1
cos 2

2
0,1, 2,3
m
d
m
λ
θ
βπ
π
−
⎡⎤
⇒= −±
⎢⎥
⎣⎦
=